CN102242833A - 一种新型的聚乙烯增强复合管材结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，属管材技术领域。包括有基体管、金属增强层、纤维增强层、外壁，所述纤维增强层、金属增强层至少设置一层，在基体管与纤维增强层之间、纤维增强层与金属增强层之间、金属增强层与金属增强层之间采用专用特种胶加热粘接成一体。纤维增强层与管材轴心线成0°-10°角度等距离排列。金属增强层与管材轴心线成54°-70°角度，呈钢丝双向交叉缠绕结构，钢丝是弹簧钢丝，钢丝直径是0.3-2.5毫米。本发明具有结构设计合理、耐磨耐腐蚀性能强、承压能力高的优点，与现有管材相比，其管材承压能力提高2-3倍，在特殊应用领域中替代钢管，是一种应用范围广、使用寿命长的新型聚乙烯增强复合管材结构。

Description

一种新型的聚乙烯增强复合管材结构

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯管材，具体说涉及一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，主要用于石油、化工、矿山、河港疏浚等行业。

背景技术

现有技术中，钢塑复合管以PE与钢材复合为主，主要缺点是：承压能力较差，加上PE与超高分子量聚乙烯相比，超高分子量聚乙烯在抗冲击强度、耐低温性能、抗拉强度、耐磨性、抗环境应力开裂、抗疲劳、自润滑性能、防结垢、耐化学腐蚀等方面具有不可替代的优越性。钢管耐压能力强，但耐腐蚀、耐磨能力差，每年石油、化工、矿山、河港疏浚等行业为此消耗大量钢材。超高分子量聚乙烯管材其耐磨性是钢管的7倍左右。

用钢丝做衬的复合管材有多种结构，如CN2202838Y公开了一种管材内壁与外壁之间夹层有一层金属编织网的复合管材；CN2142168Y公开了至少一层缠绕钢丝层与塑料芯管与塑料外层之间涂有粘剂层的复合管材；以上结构管材其抗冲击强度、抗拉强度、耐磨性、抗环境开裂和抗疲劳性能均较低，其承压力只能达到2.5MPa。也有以聚乙烯或硅烷交联聚乙烯材料为复合管内壁的，由于复合管内壁强度不高，加之钢丝的缠绕方式等原因所致，在安装和使用中出现开裂现象。如采用玻璃钢为外壁，这种复合管外壁的抗开裂差、碎性大，极易开裂或剥落，暴露的钢丝很快被腐蚀，造成管道泄漏。

鉴于以上情况，研发一种既能发挥钢塑复合管特别是超高分子量聚乙烯应用特性，又能克服现有钢塑复合管承压能力差的聚乙烯增强复合管材具有十分积极的经济意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有管材设计结构的不足，提供“一种新型的聚乙烯增强复合管材结构”。该管材结构具有结构设计合理、耐磨耐腐蚀性能强、承压能力高的优点，是一种应用范围广、使用寿命长的新型的聚乙烯增强复合管材结构。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，包括有基体管、金属增强层、纤维增强层、外壁，所述纤维增强层、金属增强层至少设置一层，置于基体管与外壁之间，在基体管与纤维增强层之间、纤维增强层与金属增强层之间、金属增强层与金属增强层之间采用专用特种胶加热粘接成一体。

所述纤维增强层置于基体管与金属增强层之间，与管材轴心线成0°-10°角度等距离排列。

所述金属增强层置于纤维增强层与外壁之间，与管材轴心线成54°-70°角度，呈钢丝双向交叉缠绕结构，由右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层组成，所述钢丝是弹簧钢丝，钢丝直径是0.3-2.5毫米，钢丝材质符合GB4357-89标准中的B、C、D级。

所述纤维增强层其所用材质是超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、涤纶纤维、锦纶纤维中的一种。

所述基体管与外壁其所用材质为分子量120万-600万单位的超高分子量聚乙烯。基体管其所用材质还可以是高密度聚乙烯或高密度交联聚乙烯。外壁其所用材质还可以是高密度聚乙烯、高密度交联聚乙烯、辐射交联聚乙烯拉伸胶带中的一种。

本发明与现有复合管材结构相比具有如下优点：

1.本发明具有结构设计合理、耐磨耐腐蚀性能强、承压能力高的优点，在特殊应用领域中替代钢管，是一种应用范围广、使用寿命长的新型聚乙烯增强复合管材结构。

2.因基体管、外壁所用材质均是分子量为120万-600万单位的聚乙烯，该管材不但阻燃、抗静电，而且抗冲击、耐磨耐腐蚀性能强，其内壁光滑、不结垢，水头损失比钢管低30％；

3.因在基体管、外壁之间设置有呈钢丝双向交叉缠绕结构，由右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层组成的加强结构层，同时又在管材基体管、外壁之间设置有等距离排列的纤维增强层，采用聚乙烯胶或PET胶加热粘接，使基体管、外壁、金属增强层及纤维增强层融为一体，形成稳定的力学结构，不会出现缝隙界面，因此消除了管内压力或腐蚀性介质侵蚀或损坏，有效提高管材强度、防腐蚀性能及压力等级，同时使管材质量和使用可靠性大大提高，其寿命能满足塑料管材50年使用寿命要求；

4.因金属增强层与管材轴心线成54°-70°角度，呈钢丝双向交叉缠绕结构，有效提高了管材径向强度，纤维增强层与管材轴心线成0°-10°角度等距离排列，有效提高了管材轴向强度，与现有管材相比，其管材承压能力提高2-3倍。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图。

图2是图1的截面结构示意图

图3是图1的局部结构放大示意图

图4是本发明另一实施例剖视结构示意图。

图5是图4的截面结构示意图

图6是图4的局部结构放大示意图

图中：1.基体管，2.纤维增强层，3.金属增强层，4.外壁。

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。

根据用户需求及所使用环境设计管径的大小、选择金属增强层的层数及钢丝直径、纤维增强层的材质及层数，可设计制造出其承压能力为5MPa-几十MPa以上的各种型号管材。

实施例1

本发明如图1、图2、图3所示，一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，该结构包括有基体管、金属增强层、纤维增强层、外壁，所述纤维增强层、金属增强层至少设置一层，置于基体管与外壁之间，在基体管与纤维增强层之间、纤维增强层与金属增强层之间、金属增强层与金属增强层之间采用专用聚乙烯胶加热粘接成一体。

所述纤维增强层置于基体管与金属增强层之间，与管材轴心线成0°角度等距离排列，设置为一层。

所述金属增强层置于纤维增强层与外壁之间，与管材轴心线成60°角度，呈钢丝双向交叉缠绕结构，由右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层组成，所述钢丝是弹簧钢丝，钢丝直径是1毫米，右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层各设置一层。

所述纤维增强层其所用材质是涤纶纤维。

所述基体管与外壁其所用材质为分子量是250万单位的聚乙烯。

例如要设计制造公称压力为6-8MPa的管材：管径145毫米，金属增强层为一层，钢丝直径1毫米，纤维增强层为一层，其所用材质是涤纶纤维。

实施例2

本发明如图4、图5、图6所示，其管材结构与实施例1相同，所不同的是所述纤维增强层设置为两层，所述金属增强层其右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层各设置为两层。

实施例2管材公称压力为11-15MPa。

管材由专用设备制造。

综上所述，本发明具有结构设计合理、耐磨耐腐蚀性能强、承压能力高的优点，与现有管材相比，其管材承压能力提高2-3倍，在特殊应用领域中替代钢管，是一种应用范围广、使用寿命长的新型聚乙烯增强复合管材结构。

Claims (7)

1.一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，包括有基体管(1)、金属增强层(3)、纤维增强层(2)、外壁(4)，所述纤维增强层(2)、金属增强层(3)至少设置一层，置于基体管(1)与外壁(4)之间，在基体管(1)与纤维增强层(2)之间、纤维增强层(2)与金属增强层(3)之间、金属增强层(3)与金属增强层(3)之间采用聚乙烯胶或PET胶加热粘接成一体。

2.根据权利要求1所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，所述纤维增强层(2)置于基体管(1)与金属增强层(3)之间，与管材轴心线成0°-10°角度等距离排列。

3.根据权利要求1所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，所述金属增强层(3)置于纤维增强层(2)与外壁(4)之间，与管材轴心线成54°-70°角度，呈钢丝双向交叉缠绕结构，由右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层组成，所述钢丝是弹簧钢丝，钢丝直径是0.3-2.5毫米。

4.根据权利要求1所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，所述纤维增强层(2)其所用材质是超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、涤纶纤维、锦纶纤维中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，所述基体管(1)与外壁(4)其所用材质为分子量120万-600万单位的聚乙烯。

6.根据权利要求5所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，其基体管(1)所用材质为高密度聚乙烯或高密度交联聚乙烯。

7.根据权利要求5所述的一种新型的聚乙烯增强复合管材结构，其特征在于，所述外壁(4)其所用材质是高密度聚乙烯、高密度交联聚乙烯、辐射交联聚乙烯拉伸胶带中的一种。

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